CN107117514B - 一种用于施工升降机的防坠保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于施工升降机的防坠保护电路，所述防坠保护电路设置在升降机上，所述防坠保护电路包括：加速度测量模块，用于测量所述施工升降机下落时的加速度；保护信号生成模块，与所述加速度测量模块连接，用于根据所述加速度生成保护信号；抱闸触发模块，分别与所述保护信号生成模块和所述升降机的抱闸电路连接，用于在所述保护信号有效时，切断所述升降机的CPU与抱闸电路的连接，并直接触发所述升降机的抱闸电路，使所述升降机停止运动。本发明通过检测施工升降机下落时的加速度自动进行停机抱闸保护，准确性高，响应速度快。而且本申请的防坠保护电路属于纯硬件保护，软件故障下依然能发挥保护作用，安全性和可靠性高。

Description

一种用于施工升降机的防坠保护电路

技术领域

本发明涉及升降机的保护电路领域，特别是涉及一种用于施工升降机的防坠保护电路。

背景技术

现有施工升降机内部没有坠落保护，在施工升降机内仅设置有需要手动按下的急停开关，而当升降机发生故障进行自由坠落时，施工人员情绪比较慌乱，根本来不及按下急停开关，在此情况下只能靠外部防坠器进行坠落保护。防坠器是通过检测坠落速度，当施工升降机的速度达到防坠器设定的速度时，防坠器动作，通过安全绳拉住下坠的升降机笼体，使其停止下坠。由于防坠器是通过检测升降机笼体的下落速度进行保护的，因此，反应速度慢，一般升降机笼体要坠落几米后防坠器才能响应，响应时间长，保护时震动大，内部人员易受惊吓甚至受伤。因此，如何给施工升降机提供一种响应速度快、安全性和可靠性高的防坠保护电路，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于施工升降机的防坠保护电路，通过检测施工升降机下落时的加速度进行防坠保护，响应速度快，安全可靠性高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于施工升降机的防坠保护电路，所述防坠保护电路设置在升降机上，所述防坠保护电路包括：

加速度测量模块，用于测量所述施工升降机下落时的加速度；

保护信号生成模块，与所述加速度测量模块连接，用于根据所述加速度生成保护信号；

抱闸触发模块，分别与所述保护信号生成模块和所述升降机的抱闸电路连接，用于在所述保护信号有效时，切断所述升降机的CPU与抱闸电路的连接，并直接触发所述升降机的抱闸电路，使所述升降机停止运动。

可选的，所述防坠保护电路还包括：

保护信号锁存模块，设置在所述保护信号生成模块与所述抱闸触发模块之间，用于锁存所述保护信号并持续向所述抱闸触发模块发送所述保护信号。

可选的，所述施工升降机设置有防坠器，所述防坠保护电路还包括：

测试兼容模块，设置在所述保护信号生成模块及所述抱闸触发模块之间，且与所述防坠器的安全测试电路连接，用于当所述安全测试电路发出测试信号时，使所述保护信号失效，使得所述升降机的抱闸电路只受所述升降机的CPU控制。

可选的，所述防坠保护电路还包括：

保护信号锁存模块，设置在所述测试兼容模块与所述抱闸触发模块之间，用于锁存所述保护信号并持续向所述抱闸触发模块发送所述保护信号。

可选的，所述加速度测量模块为三轴传感器。

可选的，所述保护信号生成模块具体包括：

信号放大单元，用于放大所述加速度的信号；

比较单元，用于将所述信号放大单元输出的、放大后的加速度的信号与设定的加速度阈值进行比较，获得表征保护信号的比较结果。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明通过加速度测量模块检测施工升降机下落时的加速度，当升降机下落的加速度达到设定阈值时，自动进行停机抱闸保护，准确性高，响应速度快。而且本申请的防坠保护电路属于纯硬件保护，软件故障下依然能发挥保护作用，安全性和可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例1防坠保护电路的结构框图；

图2为本发明实施例2防坠保护电路的结构框图；

图3为本发明实施例3防坠保护电路的结构框图；

图4为本发明实施例4防坠保护电路的结构框图；

图5为本发明实施例4加速度测量模块与保护信号生成模块的电路连接图；

图6为本发明实施例4测试兼容模块与安全测试电路的电路连接图；

图7为本发明实施例4保护信号锁存模块的电路连接图；

图8为本发明实施例4抱闸触发模块与抱闸电路的电路连接图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于施工升降机的防坠保护电路，通过检测施工升降机下落时的加速度进行防坠保护，响应速度快，安全可靠性高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1：

如图1所示，防坠保护电路1包括：加速度测量模块11、保护信号生成模块12和抱闸触发模块13，

加速度测量模块11，用于测量施工升降机下落时的加速度，本实施例中，加速度测量模块11为三轴传感器；

保护信号生成模块12与加速度测量模块11连接，用于根据实时测量的施工升降机下落过程中的加速度生成保护信号；

抱闸触发模块13，分别与保护信号生成模块12和升降机的抱闸电路2连接，用于在保护信号有效时，切断升降机的CPU与抱闸电路的连接，并直接触发所述升降机的抱闸电路，使所述升降机停止运动。

本实施例通过三轴传感器及其相关电路检测施工升降机下落时的加速度进行坠落保护，当加速度值达到设定的加速度阈值时可自动进行停机抱闸保护，准确性高，响应时间短，响应速度快，安全型和可靠性高，成本低。

实施例2：

如图2所示，防坠保护电路1包括：加速度测量模块11、保护信号生成模块12、抱闸触发模块13和保护信号锁存模块14，

其中，加速度测量模块11，用于测量施工升降机下落时的加速度，本实施例中，加速度测量模块为三轴传感器；

保护信号生成模块12与加速度测量模块11连接，用于根据加速度生成保护信号；

保护信号锁存模块14，设置在保护信号生成模块12与抱闸触发模块13之间，用于锁存保护信号并持续向抱闸触发模块13发送保护信号。

抱闸触发模块13，分别与保护信号锁存模块14和升降机的抱闸电路2连接，用于在保护信号有效时，切断所述升降机的CPU与抱闸电路2的连接，使抱闸电路2不受CPU的控制，抱闸触发模块13直接触发升降机的抱闸电路2，使升降机停止运动。

具体地，保护信号生成模块12包括：信号放大单元121和比较单元122，信号放大单元121用于放大加速度测量模块11输出的加速度信号；比较单元122，用于将信号放大单元121输出的、放大后的加速度的信号与设定的加速度阈值进行比较，获得表征保护信号的比较结果。

本实施例中设置的保护信号锁存模块14可将保护信号锁存，触发抱闸电路后使升降机一直处于停机状态，直至故障排除后方可再次正常运行，可进一步提高施工的安全性。

实施例3：

本实施例中的施工升降机设置有防坠器，如图3所示，防坠保护电路1包括：加速度测量模块11、保护信号生成模块12、抱闸触发模块13和测试兼容模块15，

其中，加速度测量模块11，用于测量施工升降机下落时的加速度，本实施例中，加速度测量模块为三轴传感器；

保护信号生成模块12与加速度测量模块11连接，用于根据加速度生成保护信号；

测试兼容模块15设置在保护信号生成模块12及抱闸触发模块13之间，且与防坠器的安全测试电路3连接，用于当安全测试电路3发出测试信号时，使保护信号失效，使得升降机的抱闸电路只受升降机的CPU控制。

抱闸触发模块13，分别与测试兼容模块15和升降机的抱闸电路2连接，用于在保护信号有效时，切断所述升降机的CPU与抱闸电路2的连接，使抱闸电路2不受CPU的控制，抱闸触发模块13直接触发升降机的抱闸电路2，使升降机停止运动。

本实施例的防坠保护电路可与外部防坠器构成内外双重保护，当外部防坠器要进行安全测试时，测试兼容模块15可使保护信号失效，本实施例的坠落保护不动作，使得升降机的抱闸电路只受升降机的CPU控制，不影响对防坠器进行正常测试。

实施例4：

如图4所示，本实施例中的施工升降机设置有防坠器，防坠保护电路1包括：加速度测量模块11、保护信号生成模块12、抱闸触发模块13、保护信号锁存模块14和测试兼容模块15，其中，

保护信号生成模块12包括：信号放大单元121和比较单元122，信号放大单元121用于放大加速度测量模块11输出的加速度信号，比较单元122用于将信号放大单元121输出的、放大后的加速度的信号与设定的加速度阈值进行比较，获得表征保护信号的比较结果。

测试兼容模块15设置在保护信号生成模块12及保护信号锁存模块14之间，且与防坠器的安全测试电路3连接。抱闸触发模块13，分别与保护信号锁存模块14和升降机的抱闸电路2连接。

具体地，如图5所示，加速度测量模块11为三轴传感器U4，信号放大单元121为放大器，比较单元122为比较器。三轴传感器可以检测X,Y,Z三个方向的重力加速度，传感器摆放方向不同，输出模拟量信号不同。根据现场升降机摆放位置，本实施例选取的是检测X轴方向的加速度。静止时U4的12脚XOUT输出为VCC/2，当升降机正常匀速下降时加速度为0，升降机往下坠落时的加速度越大，三轴传感器U4的12脚XOUT输出越小，加速度的最大值为自由落体加速度1g(9.8m/s²)。三轴传感器输出的加速度信号为模拟信号，模拟信号通过信号放大单元121放大后输出给比较单元122，比较单元122将放大后的加速度信号与设定的加速度阈值进行比较，获得表征保护信号的比较结果。根据现场实际情况，本实施例将加速度阈值设定为0.5g(4.9m/s²)。本实施例中，当施工升降机下落时的加速度达到加速度阈值时，比较单元122输出的数字信号P1为低电平，即有效的保护信号为低电平信号。输出的低电平信号P1还可以用于升降机的软件保护电路。

具体地，如图6所示，防坠器进行安全测试时，将施工升降机运行到一定高度，插座J1外接测试手柄，按下手柄坠落按钮，即短接J1的2脚和3脚，光耦U2的4脚输出低电平作为安全测试信号。升降机的CPU接收到安全测试信号，然后发出松闸指令使升降机笼体进行自由落体，从而可测试外部防坠器是否能正常使用。本实施例中，由于内置的基于三轴传感器的防坠保护电路是纯硬件保护，不能通过软件使其在安全坠落时失效。当对外部的防坠器进行安全测试时，内部的防坠保护电路将优先动作，导致外部防坠器的安全测试无法正常进行。对此，本实施例设置了测试兼容模块15，测试兼容模块15与防坠器的安全测试电路3连接。进行防坠器安全测试时，测试兼容模块15将使保护信号P1失效。测试兼容模块15中的与非门逻辑电路将安全测试电路3发出的安全测试信号，即光耦U2的4脚输出的低电平与保护信号P1进行逻辑控制，使防坠器进行安全测试时，保护信号P1失效，升降机的抱闸电路只受升降机的CPU控制。

具体工作过程如下：

在正常状态下，U2的4脚输出高电平。防坠器进行安全测试时，短接J1的2脚和3脚，光耦U2导通，U2的4脚输出低电平，即安全测试信号。U2的4脚与测试兼容模块15中U3B的4脚连接，比较器输出的保护信号P1通过与非门U3D反向，连到U3B的5脚。与非门U3B的输入端4为低电平，因此，无论P1位高电平还是低电平，与非门U3B的6脚输出恒为高电平，即测试兼容模块15输出的保护信号P2不受P1信号的控制恒为高电平，由于本实施例中设置的保护信号为低电平时有效，因此不会触发抱闸电路。直至坠落测试完成U3B的4脚恢复高电平，此时，U3B的输出只受P1信号的控制，发生坠落时P1信号为低电平经反向后变为高电平，再经过与非门U3B的6脚输出的保护信号P2信号为低电平，可触发抱闸电路2。

本实施例的防坠保护电路可与外部防坠器构成内外双重保护，当外部防坠器要进行安全测试时，测试兼容模块15可使保护信号失效，本申请的坠落保护不动作，使得升降机的抱闸电路只受升降机的CPU控制，不影响对防坠器进行正常测试。

为了防止升降机停机后，故障还未清除前再次往下坠落，本实施例设置了保护信号锁存模块14，

如图7所示为保护信号锁存模块14的电路图，测试兼容模块15输出的保护信号P2输入给保护信号锁存模块14，U3A和U3C两个与非门构成RS锁存器，按键K1为手动复位开关，D1为故障指示灯。升降机正常运行时，U3A的1脚P2为高电平，U3C的10脚通过上拉电阻接入高电平，则U3C的8脚P3输出高电平。当施工升降机发生故障坠落时，保护信号P3为低电平，故障指示灯D1点亮，当故障解除时U3A的1脚重新变为高电平，但是P3继续保持低电平，只有当手动按下复位按键K1时P3才能变为高电平，升降机才能继续正常运行。

本实施例中设置的保护信号锁存模块14可通过硬件锁存保护信号，触发抱闸电路后使升降机一直处于停机状态，直至故障排除后经手动复位方可再次正常运行，可进一步提高施工的安全性。

具体地，如图8所示，将保护信号锁存模块14输出的保护信号P3输入给抱闸触发模块13，抱闸触发模块13与升降机的抱闸电路2连接，在保护信号P3有效时，即P3为低电平时，切断升降机的CPU与抱闸电路2的连接，抱闸触发模块13直接触发升降机的抱闸电路2，使升降机停止运动。

具体原理为：当CPU发出抱闸指令，即IN2为高电平信号，高电平信号经过缓冲器U1连接到U8的2脚，U8的2脚为高电平，光耦U8不导通，因此三极管T1基极，即T1的1脚为低电平，继电器K2的触点N和触点KMX1不吸合。电机制动器是一种电机抱闸装置，有电源时松闸，无电源时将电机抱死。由于继电器K2的触点N和触点KMX1不吸合，因此电机制动器的电源被切断，电机制动器进行抱闸动作。直接把保护信号P3接入U1的使能脚1脚和19脚，当保护信号有效时，P3为低电平，经U9A反相后变为高电平，通过将输出使能端无效切断U1的输出，使抱闸电路2不受CPU控制，直接进行抱闸动作。

施工升降机在使用过程中内部有操作人员，所以对设备的安全可靠性要求非常高，若升降机发生意外坠落时，要求能够最大程度地保护施工人员的安全。本发明通过在升降机内部增加三轴传感器及相关电路，通过检测坠落时笼体加速度进行保护，使升降机本身具有坠落保护功能，而不必完全依靠于外部防坠器。本发明的防坠保护电路可在外部防坠器动作之前进行保护，也可与其构成内外双重保护，提高施工安全性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种用于施工升降机的防坠保护电路，其特征在于，所述防坠保护电路设置在升降机上，所述防坠保护电路包括：

加速度测量模块，用于测量所述施工升降机下落时的加速度；

保护信号生成模块，与所述加速度测量模块连接，用于根据所述加速度生成保护信号；

抱闸触发模块，分别与所述保护信号生成模块和所述升降机的抱闸电路连接，用于在所述保护信号有效时，切断所述升降机的CPU与抱闸电路的连接，并直接触发所述升降机的抱闸电路，使所述升降机停止运动；

所述保护信号生成模块具体包括：

信号放大单元，用于放大所述加速度的信号，所述信号放大单元为放大器；

比较单元，用于将所述信号放大单元输出的、放大后的加速度的信号与设定的加速度阈值进行比较，获得表征保护信号的比较结果，所述比较单元为比较器。

2.根据权利要求1所述的防坠保护电路，其特征在于，所述防坠保护电路还包括：

保护信号锁存模块，设置在所述保护信号生成模块与所述抱闸触发模块之间，用于锁存所述保护信号并持续向所述抱闸触发模块发送所述保护信号。

3.根据权利要求1所述的防坠保护电路，其特征在于，所述施工升降机设置有防坠器，所述防坠保护电路还包括：

测试兼容模块，设置在所述保护信号生成模块及所述抱闸触发模块之间，且与所述防坠器的安全测试电路连接，用于当所述安全测试电路发出测试信号时，使所述保护信号失效，使得所述升降机的抱闸电路只受所述升降机的CPU控制。

4.根据权利要求3所述的防坠保护电路，其特征在于，所述防坠保护电路还包括：

保护信号锁存模块，设置在所述测试兼容模块与所述抱闸触发模块之间，用于锁存所述保护信号并持续向所述抱闸触发模块发送所述保护信号。

5.根据权利要求1所述的防坠保护电路，其特征在于，所述加速度测量模块为三轴传感器。